SE412016B - Forfarande och apparat for kallformning av rullelement - Google Patents

Description

7309581 -2 10 15 20 25 30 35 40 sig mellan ett parti med större diameter och ett parti med mindre diameter, pressar man ett cylindriskt ämne, vars ytter- diameter väsentligen överensstämmer med ytterdiametern för det rullelement som skall formas, i en matris vars inre form exakt motsvarar den önskade formen av rullelementets yta, för åstad- kommande av en tvärflytning hos ämnet varvid ämnets formning i matrisen avbrytes vid en exakt punkt, som är densamma i efter- följande operationer.

Anordníngen för utövande av uppfinningen innefattar i huvudsak en första och en andra del, varvid den första delen innefattar en matris, som är försedd med en formurtagning, vars innervägg uppvisar exakt formen av den yta som skall bibringas rullorganet, vilken urtagning mynnar, via en konisk förlängning av.innerväggen, i en matrisstödyta, vilken är helt plan och vinkelrät mot symmetriaxeln till den rotatíonssymmetriska urtagningen, varvid matrisen uppvisar ett borrhål, som förlänger urtagningen i en riktning motsatt den plana ytan och som upp- ivisar en diameter, vilken är väsentligen lika med den mindre diametern av det organ som skall formas, varvid en utkastare är förskjutbart anordnad i hålet, vilken utkastare samverkar med elastiska medel, som är anordnade riktade motsatt en kraft mot utkastarens nedtryckning i hålet, och varvid den andra delen innefattar en stämpel, vilken uppvisar en första stödyta, som samverkar med matrisens stödyta, och en andra cirkulär stöd- yta, som skjuter fram från den första stödytan och som uppvisar exakt den form man önskar bibringa ytan med större diameter på det organ som skall formas, samt som är anordnat att intränga i den nämnda koníska förlängningen av matrisen, varvid matrisen och stämpeln är anordnade att Cörskjutus relativt varandra på sådant sätt att stämpelns andra stödyta indrives i matrisens urtagning med noggrann koaxíalitet mot denna tills matrisens stödyta kommer i kontakt med stämpelns första stödyta.

I det fall det rullorgan som framställes skall uppvisa ett axiellt hål, utnyttjar man ett utgångsämne som uppvisar ett motsvarande hål, företrädesvis med en diameter som är något större än den diameter som slutligen erhålles, samt en dorn som är försedd med yttre poleringselement och som skjutes in i matrisens form genom utkastaren, som för den sakens skull är urholkad, vilken dorn är anordnad att förskjutas koaxiellt í det inre av utkastaren, varvid dornen och dess poleringselement 10 15 20 25 -30 40 7309581 -2 har en diameter som exakt motsvarar den önskade inre slutliga håldiametern i det formade organet.

Två utföringsexempel av uppfinningen kommer nu att närmare beskrivas med hänvisning till den bilagda ritningen, på vilken fig. l visar ett díametralsnitt genom en ring vars ytteryta uppvisar en väsentligen sfärisk zon anordnad genom kallformning i enlighet med uppfinningen. Fig. Z visar en analog vy av ett ämne som efter formning bildar en ring enligt fig. 1.

Fig. 3 visar ett axiálsnitt genom en anordning för formning av en ring enligt fig. l utgående från ett ämne enligt fig. 2, varvid anordningen visas i början av dess arbetsslag. Pig. 4 visar en analog vy av anordningen i slutet av dess arbetsslag.

Pig. 5 visar en vertikalvy av en rulle med en yttre konisk rotationsyta, erhållen i enlighet med uppfinningen, samt, i vertikalsnitt, tolkar som utnyttjas för att kontrollera rullen.

Figurerna 6 och 7 visar vyer analoga med fig. 3 och 4, av en anordning som utnyttjas för formning av rullen enligt fig. 5.

Den i fig. l visade ringhalvan är avsedd att användas i en transmissionskoppling av universaltyp, för att tillsammans med en ytterligare, identisk ringhalva bilda en ring av den typ som automatiskt ställer in sig, och denna ring rullar med sin sfäriska eller pseudosfäriska yta 2, med radien R, på rull- banor med cirkulär sektion.

Hålet 3 i en sådan ring roterar runt en av transmissions- kopplingens axlar, medan den plana ytan 4 stöder mot speciell rondell (visas ej) som är anordnad mellan de två ringhalvorna 1.

En god funktion för en koppling som innehåller denna typ av ring inplíkerar följande krav på precisionen hos ringhalvorna: a) hålet 3 måste ges en exakt diameter och uppvisa ett yttillstånd som närmar sig polerat tillstånd, b) den sfäriska zonen Z måste uppvisa ett gott yttillstånd, måste vara helt centrerad mot hålet 3, och dess krökningsradie R måste ha ett exakt bestämt värde och dess centrum måste inta en nog- grann position relativt ytan 4, c) ytan 4 måste vara plan och exakt vinkelrät mot hålet 3, och ytan 4 måste vidare vara exakt belägen relativt krökningscentrum för den sfäriska eller pseudosfäriska zonen 2.

Dessa krav uppfylles väl med förfarandet och anordningen enligt uppfinningen för kallformning.

Denna anordning (fig. 3) innefattar en matris 6 vilken 1zo9ss1+2 10 15 20 25 30 35 40 4 uppvisar ett axiellt hål 7 vars diameter är väsentligen lika med ytterdiametern av ringhalvans l yta S, medan hålet 7 upp- 'till är utvidgat för att bilda en urtagning 8 med sfärisk yta, varvid urtagningens form exakt överensstämmer med formen av ringhalvans 1 sfäriska yta 2. Urtagningen 8 sträcker sig till matrisens 6 överyta 9 via en övergång 10 som är något konisk, exempelvis en konicitet vid vilken halva toppvinkeln är i storleksordningen 5 grader. i Med matrisen 6 samverkar en stämpel ll vars undre yta 12, som är helt plan är försedd med en central utskjutning 13 av cirkulär form, vilken likaså uppvisar en helt plan undre yta 14 vars diameter är väsentligen lika med eller aningen mindre än ytterdiametern av den rulle 1 som skall framställas. Stämpeln ll uppvisar likaså ett axiellt hål 15 vars diameter är något större än diametern av ringhalvuns 1 hål 3.

Matriscn 6 vilar på bordet 16 till en press, varvid bordet uppvisar en öppning 17 genom vilken en rörformig utkastare 18 kan sträcka sig, vars ytterdiameter är väsentligen lika med diametern för matrisens 6 axiella hål 7, medan utkastarens inner- diameter är något större än diametern av ringhalvans 1 innerhål s. " _ i Ütkastaren 18 innefattar vid sin undre ände en fläns 19 (fig. 4) vilken stöder mot en skruvfjäder 20 vilken vilar mot bottnen 21 av en cylindrisk burk 22 som är fäst vid pressens bord 16 medelst bultar såsom 23 , vilka samtidigt tjänar till att fasthålla matrisen 6 på bordet 16.

I det inre av utkastaren 18 finns en vertikalt rörlig dorn 24 vilken består av en cylindrisk spindel vilken vid sin övre ände är något avrundad vid 25 och vilken på ett visst avstånd. från denna avrundning uppvisar en rad ringformiga vulster 26 vilka bildar poleringsringar. _ Stämpeln ll är i sin tur monterad vid ytteränden av pressens kolv 27.

Mekanismerna och medlen för styrning av pressen liksom- dornen 24 är ej visade. De är alla av den typ som är väl kända för fackmannen och utgör ingen del av uppfinningen.

Den beskrivna anordningen arbetar på följande sätt.

Det utnyttjade utgångsämnet visas i fig. 2. Ämnet består av en automatsvarvad ring 28 av glödgat hårt stål. Det enda kravet på precision för användning av denna ämnesring hänför sig till koncentriciteten för dess innerhål 29 relativt dess 10 15 20 25 30 35 40 7309581 -2 cylindriska ytteryta 30. henna koncentrícítet skall vara så god som möjligt för undvíkande av att den färdiga produkten skall uppvisa oregelbundenheter.

Ringen 28 uppvisar fasningar 31, 32, 33 och 34 vilka kan åstadkommas medelst svarvning eller medelst kallbearbetning.

Dessa avfasningar är anordnade för sådana slutprodukter som be- skrivits och ej uppvisar skarpa vinklar utan uträtade eller något avrundade vinklar såsom visas í fíg. l.

Pressens kolv 27 samt stämpeln ll är placerade på avstånd från -matrisen 6, och utkastaren 18 samt dornen 24 intar de lägen som visas i fig. 3, medan ämnet 28 som är smörjt med något lämp- ligt medel exemeplvís medelst grafítfett, är anordnat i den koniska utvidgningen 10 av matrisens urtagníng 8, för att vila mot ut- kastarens 18 överkant, varefter presscns kolv 27 ncdsänkcs för att låta stämpcln 16 för formning pressa ämnet med kraft ner í den sfäríska urtagningen 8. Under detta första tempo kvar- hålles ämnet axiellt vid sin mindre yta av utkastaren 18 vilken utövar en kraft F motriktad sin hoptryckning och denna kraft er- hålles ifrån fjädern 20 vilken kan ersättas av vilket som helst annat känt mekaniskt, hydrauliskt eller pneumatiskt elastiskt medel, medan ämnets hål 29 ansättes av dornens 24 cylindríska yta. ' Kolvens 27 nedsänkningsrörelse fortsättes tills stämpelns undre yta 12 kommer i kontakt med matrisens 6 överyta 9 (fig. 4), och denna anliggning tillförsäkrar precision och en perfekt regelhundonhet av slutlägvt relativt uadcrytan 14 av stämpelns centrala utskjutning 13 och urtagningens 8 sfäriska yta. Den kraft F som utövas av utkastarou 18 är å andra sidan reglerad för att det tryck som utvecklas genom hydrostatisk reaktion mot den sfäriska ytan 8 skall vara tillräcklig för att ge en korrekt formning och ytfinhet hos ringhalvans sfäríska yta 2. Man bör här lägga märke till att läget av ringens inneryta 5 kan variera i beroende av ämnets volym utan någon olägenhet emedan denna yta ej spelar någon funktionell roll.

När ringhalvans ytteryta väl formats tryckes dornen 24 uppåt för att inta läget 24a vilket visas med prickade linjer i fig. 4 varefter den åtcfföres till sitt ursprungliga läge.

Ringens innerhål 3 blir sålunda perfekt kalibrerad med precision samt polerat.

Slutligen lyftes presskolven 27 med stämpeln ll varvid utkastaren 18 rör sig uppåt under inverkan av fjädern 20 för att 7309581-2 10 15 20 25 30 35 40 skjuta ut det färdiga stycket. Såsom nämnts är uppfinningen lika användbar för formníng av rullar eller andra rotatíons- kroppar som ej nödvändigtvis uppvisar en sfärisk ytteryta, exem- pelvis koniska rullar såsom de som användes i rullager.

Fig. 5 visar en sådan rulle 35 vilken innefattar en konisk rotationsyta 36 varvid konens topp indikeras med O, och en andra konisk eller nära nog konisk yta 37, vars kontopp betecknas med 0', varvid ytornas i samma plan belägna generatri- ser skär varandra under en vinkel u av storleksordningen 90 grader. Den koniska ytans 35 toppvinkel är omkring 13 grader.

De precisionskrav som skall uppfyllas för sådana rullar är: a) storleken av konernas toppvinklar, b) exakt sammanfallande axlar för dessa koner, c) noggrannheten av höjden h mätt mellan två kalibertolkar 38 och 39 bestående av ringar vars inre hålkanter 40 och 41 respektive kommer i kontakt med rullens 30 koniska ytor 36 och 37.

Slutligen skall de två konernas ytskick vara utmärkt.

Konytan 36 med toppen O upptar vid användningen den under rullningen ansatta lasten medan konytan 37 med toppen O' till- ser att rullen i axiellt led ligger i kontakt med en kant eller fläns som är anordnad på en av rullbanorna. Generatrislängden hos den sistnämnda konen är godtycklig. Den centrala zonen 42 har ingen funktionell roll och behöver därför ej tillverkas med precision. Likaledes behöver rullens underyta 43 ej utformas med någon särskild precision beträffande läge, form eller ytjämn- het. Man kan lägga märke till att ringens yta 37 ej nödvän- digtvis måste vara konisk utan kan exempelvis vara något sfärisk. _ Anordningen enligt uppfinningen för formning av den nyss- nämnda rullen visas i fig. 6. Anordningen innefattar en matris 44 vilken uppvisar ett axiellt hål 45 vars övre del är upprymt för att bilda en urtagning 46 med konisk yta varvid konens topp- vinkel exakt överensstämmer med den önskade toppvinkeln för kon- ytan 36 på den rulle som skall formas, och uppgår i det valda exemplet till 13 grader. Den koniska urtagningen 46 mynnar i en försänkning 47 som är anordnad i matrisens 44 överyta och bildar en helt plan stödyta 48. 4 Med matrisen 44 samverkar en stämpel 49 vars cylindriska ytteryta 50 uppvisar en diameter motsvarande diametern hos 10 15 20 25 30 35 40 7309581-2 matrisens försänkning 47. Denna stämpel 49 uppvisar vid sin .helt plana underyta Sl en central utskjutning S2 vars diameter är väsentligen lika med diametern för den större basytan hos den rulle som skall framställas, varvid utskjutningens fria yta 53 har en konisk eller nära nog konisk form vilken exakt mot- svarar konicíteten hos ytan 37 på den rulle som skall formas.

Vidare uppvisar stämpeln 49 en kanal 54 vilken sträcker sig från toppen av den konyta som är anordnad i stämpelns 52 yta 53 fram till överdelen av stämpelns ytteryta 50. Denna kanal 54 tjänar till att bortleda smörjmedel som påföres ämnet i överskott före pâbörjandet av dess formning till en konisk rulle.

Matrisen 44 vilar på bordet 55 till en press varvid bordet uppvisar en central öppning genom vilken utkastaren 57 sträcker sig, som består av en cylindrisk kolv, som har väsentligen samma diameter som matriscns 44 hål 45.

Denna utkastare uppvisar vid sin undre ände ett gängat parti 58 vid vilket en platta 59 är fastgängad vilken platta, på ett sätt som är analogt med det som visas í samband med ut- kastaren 18 i anordningen enligt figurerna 3 och 4, vilar på en fjäder 60, vilken i sin tur vilar mot bottnen 61 av en hylsa 62 vilken är fäst vid pressens bord S5 medelst bultar såsom 63 vilka samtidigt tjänar till att fästa matrisen 44 vid bordet 55.

Beträffande stämpeln 49 så uppvisar den vid sin överyta en gängad tapp 64 som är ingängad i ett gänget hål 65 vilket är anordnat axicllt i pressens kolv 66.

Formningen av rullen enligt fig. 5 med hjälp av denna anordning utföres på följande sätt.

Utgångsämnet är ett cylindriskt stycke 67 (fig. 6) av glödgat hårt stål vars ändytor är plana och väsentligen parallella, varvid det cylindriska styckets diameter är väsentligen lika med diametern av den större basytan hos den rulle som skall fram- ställas varjämte ämnets kanter är avfasade vid 68 och 69 för att ringens kanter efter formningsoperationer skall bli trubbiga eller avrundade. Det är väsentligt att detta ämne uppvisar en diameter som är helt konstant över hela dess längd för att den färdiga produkten i sin tur skall få exakta dimensioner och en form mot- svarande precis den man önskar. 7 För att erhålla detta resultat anordnas ämnena 67 genom 7309581-2 10 15 20 25 30 35 40 avkapning av en cylindrisk stång som i förväg ytb6flrb8tatS längs hela sin längd.

Det på lämpligt sätt smorda ämnet placeras i matrisens 44 koniska urtagníng 46 så att det vilar på änden av utkastaren 57 vilken i utgångsläget intar det i fíg. 6 visade läget.

Därefter sänkes pressens kolv 66 så att stämpelns 49 utskjutning 52 axiellt komprimerar ämnet 67 i matrisens koniska urtagning 46 under mottryck av motstândskraften F (fig. 7) vilken utövas av utkastaren 51 tack vare fjäderns 60 verkan.

Stämpeln 44 är under sin nedsänkningsrörelse exakt centrerad relativt matrisen 44 då den intränger i försänkningen 47 i matrisen, varvid urtagningens botten vid slutet av rörelsen (fig. 7) hejdar stämpelns underyta S1 i ett exakt läge genom att stämpeln kommer i kontakt med matrisens stödyta 48. Härigenom garanteras precisionen av och konstantheten för referenshöjden h mellan ringens 2 koniska ytor 36 och 37, precisionen på topp- vinkelvärdena hos ringen och konytornas yttillstånd garanteras av ytorna 46 och 53 på matrisen 44 respektive stämpeln 49, medan det exakta sammanfallet mellan ytornas axlar garanteras av stämpelns 49 centrering i försänkningen 47. g Såsom ovan visats beror ytprecisionen hos den färdiga pro- dukten pâ konstantheten av diametern på utgångsämnet. Även om man medräknar denna nödvändighet erhåller man en produkt med remarkabel precision och detta medelst en enkel justering av den ursprungliga stång från vilken man avkapar ämnena under det att erfarenheterna i samband med tidigare förfaranden för kallformning av rullar av den nämnda typen visat att det icke varit möjligt att erhålla sådan noggrann form och att det varit nödvändigt att individuellt justera varje format stycke, och en sådan justering av koniska stycken, som har relativt små dimensioner, är naturligtvis i det hela. mvclet långvarigare, mer komplicerad och kostsam än justeringen av en enkel cylindrisk stång.

När operationen för formning av rullen, såsom den som visas i fig. l eller fig. 5 avslutats så härdas rullen exempelvis genom värmehärdning, och poleras medelst lämpliga medel, exempelvis genom att föras genom en polertrumma.

Det bör stå klart att de två ovan beskrivna utföringsexemplena av uppfinningen ingalunda är begränsande och att uppfinningen kan appliceras för framställning av olika andra stycken genom kall- formning.

Claims (1)

1. 7309581-2 P A T E N T K R A V l. Förfarande för kallformning av ett rullelement med konstanta högprecisionsdimensioner, vilket element innefattar en rotations- kropp vars ena ände har större diameter än dess andra ände, var- vid elementet uppvisar en yttre rullningsyta med raka eller krökta generatriser, som sträcker sig mellan nämnda ändar, k ä n n e t e c k n a t av att man komprimerar ett cylindrískt ämne vars diameter är väsentligen lika med elementets största dia- meter, i en urtagning i en dyna vars inre form exakt reproduceras på det kallformade elementets ytteryta, mot ämnet utövar ett form- ningstryck, som är större än ett ökande formningsmottryck, som utövas mot ämnet, avbryter nedtryckningen av ämnet i dynans urtag- ning vid ett förutbestämt läge, och reglerar det mottryck som ut- övas mot ämnet så att ämnets tryck mot dynans yta blir tillräck- ligt för att åstadkomma en korrekt formning av det kallformade elementets yttre rullningsyta.

   2. Förfarande enligt krav l för formning av ett rullelement som uppvisar en central borrning, k ä n n e t e c k n a t av att man utnyttjar ett ringformigt ämne och att ämnet komprimeras runt en i dynan monterad dorn varigenom ämnets borrning erhåller dornens dimension, och att man förskjuter dornen för att polera borrningens väggar.

   5. Förfarande enligt krav 2 k ä n n e t e c k n a t av att borrningens koncentricitet relativt ämnets periferi motsvarar den erforderliga precisionen för det färdiga elementet med avseende på koncentriciteten mellan borrningen och den yttre rullningsytan. N. Apparat för genomförande av förfarandet enligt krav l, för kallformning av ett rullelement (l) med konstanta högprecisions- dimensioner, vilket element (1) innefattar en rotationskropp vars ena ände (4) har större diameter än dess andra ände (5), varvid elementet uppvisar en yttre rullningsyta (2) med raka eller krökta generatriser, som sträcker sig mellan nämnda ändar, k ä n n e t e c k - n a d av en dyna (6,H4) vilken uppvisar en plan anslagsyta (9,48) och en urtagning (8,U6) vilken sträcker sig in i dynan från anslags- ytan och är avslutad på avstånd från anslagsytan i en cylindrisk borrning (7,H5) vars axel är vinkelrät mot anslagsytans plan, att urtagningen har formen av en rotationskropp genererad kring borr- ningens axel och har progressivt minskande diameter i riktning från anslagsytan mot den cylindriska borrningen, en förskjutbar ejektor 7309581 '-2 10 (l8,57) vilken är förlagd í borrningen och står i kontakt med ett formande mottrycksorgan (20,60) vilket är anordnat att åstad- komma en formande och kraftupptagande förflyttning av ejektorn in i borrningen bort från anslagsytan, vilken kraft ökar med ökande förskjutning av ejektorn bort från anslagsytan, en plunger (ll,Ä9) vilken uppvisar en anslagsyta (l2,5l) vilken är anordnad att komma till anliggning mot dynans anslagsyta (9,ü8), och en utskjutning (l3,52) vilken sträcker sig från plungerns an- slagsyta och är avslutad i en cirkulär formningsyta (lÄ,53), varvid plungern är så formad att utskjutningen kan inrymmas i urtagningen med plungerns anslagsyta i kontakt med dynans an- slagsyta, varvid utskjutningens cirkulära formningsyta är axiellt åtskild från den cylindriska borrningens närliggande ände, och att dynan och plungern är monterade för relativförskjutníng utmed axeln mellan ett läge i vilket plungern är åtskild från dynan och ett läge i vilket plungerns anslagsyta står i kontakt med dynans unslagsyta och utskjutníngen är ínrymd 1 urtagningen.

   5. Apparat enligt krav H k ä n nle t e c k n a d .av att en dorn (ZA), vilken är försedd med utvändiga poleringselement (26) och vilken sträcker sig in i dynans urtagníng genom en borrning an- ordnad i den förskjutbara ejektorn (7), är monterad för koaxiell rörelse inuti ejektorn.

   6. Apparat enligt krav U eller 5 k ä n n e t e c k n a d av att Väggen av dynans urtagning har formen av en del av en sfär eller toroid.

   7. Apparat enligt krav U eller 5 k ä n n e t e c k a d av att dynans urtagning har formen av en rotationskon.

   8. Apparat enligt krav U k ä n n e t e c k n a d av att det formande mottrycksorganet (20,60) är ett elastiskt formnings- organ. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Tyskland 56 819 US 1 354 779 (72-354), 1 944 246 (29-90)